專利名稱：用于在兩階段拉伸吹塑成型方法中生產塑料容器的預制件的制作方法
用于在兩階段拉伸吹塑成型方法中生產塑料容器的預制件本發明涉及根據權利要求I的前述部分的用于在兩階段拉伸吹塑成型方法中生產塑料容器的預制件。目前使用的大量塑料容器(特別是例如塑料燒瓶等)是利用拉伸吹塑成型方法生產的。在這種方法中，所謂的預制件在大多數情況下具有細長管狀形狀并且具有在其一個縱向端的基部和在其另一縱向端形成有螺紋部等的頸區，該預制件被插入吹塑成型的模腔中并通過超壓注入的介質進行吹塑。在這種情況下，利用通過頸部開口插入的細長心軸使預制件在軸向上被額外伸長。在伸長/吹塑成型過程之后，將成品塑料容器從吹塑模具中脫模。通常在拉伸吹塑成型過程之前利用單獨的注塑成型工藝生產單層或多層的預制件。也已提出利用塑料擠壓(plastic extrusion press)方法來生產預制件。在拉伸吹塑成型工藝中生產塑料容器的原料主要使用聚丙烯或PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)。聚丙 烯和PET已測試多次并且它們的性質充分已知。在所謂的單級拉伸吹塑成型工藝中，預制件在制造后直接充氣膨脹并伸長以形成塑料容器。然而，在許多情況下，塑料容器是利用生產地點和時間不同于拉伸吹塑成型過程的兩階段方法生產并且在中間階段進行貯存供以后使用。在隨后的拉伸吹塑成型過程中，預制件被再次加熱，引入到吹塑模具中，利用細長的心軸在縱向方向上拉伸，并根據模腔通過超壓充氣膨脹以形成塑料容器。這樣，這兩個過程-注塑成型和拉伸吹塑成型-可以單獨操作并得到優化。用于拉伸吹塑成型方法的預制件通常具有細長的形狀并具有向外彎曲的凸出基部。預制件的頸區已完全成型并具有螺紋部或類似的正向突起，這使它可以附著封閉物或覆蓋物，所述封閉物或覆蓋物配備有對應設計的鎖緊元件。在該兩階段過程中，預制件必須在拉伸吹塑成型之前再次加熱至變形溫度范圍。為此，在預制件的頸區中插入指狀夾持裝置并將預制件輸送通過加熱站。在許多情況下，預制件的加熱是通過由石英管輻射器產生的紅外輻射或近紅外輻射進行的。為更好地利用石英管輻射器發射的能源，提供一個以上的反射鏡來反射電磁輻射。在加熱站中，預制件被輸送在石英管輻射器和與其面對的鏡之間。通過預制件的彈形基部，照射的紅外輻射通過散射或甚至直接移動到預制件的指狀夾持裝置，該裝置由此被加熱。為了防止高精度成型的預制件的頸區發生變形，指狀夾持裝置必須冷卻。因為吸收的輻射能量往往不能通過夾持裝置冷卻而排放至足夠的程度，所以預制件頸往往必須設計為具有比待由預制件制造的塑料容器所必需的壁厚更大的壁厚。在拉伸吹塑成型期間，預制件利用細長心軸縱向拉伸。在具有細長心軸的預制件基部的支撐表面區域中，基部的冷卻相對快速，并且在拉伸吹塑成型過程中生產的塑料容器的基部區域中可產生不期望的非晶材料積累。由此，本發明的一個目的是彌補現有技術的預制件的這些缺點。提供一種預制件使其可以設計壁厚減少的頸區。在兩階段拉伸吹塑成型工藝用于形成塑料容器的預制件的進一步處理過程中，將避免在容器的基部區域中產生不期望的非晶材料積累。這些和甚至進一步的目的根據本發明通過具有權利要求I中列出的技術特征的預制件得以實現。本發明的進一步發展以及有利和優選的變化實施方案是從屬權利要求的主題。本發明提出一種用于在兩階段拉伸吹塑成型工藝中生產塑料容器的預制件，并且所述預制件具有細長的預制件體，其一個縱向端被基部密封，其另一縱向端連接至具有螺紋部或類似的正向突起的頸區。所述預制件由適用于拉伸吹塑成型過程的塑料制成，其在10°C到120°C溫度下的折射率為I. 3至I. 6。預制件基部設計為使得其外壁和其內壁限定平坦發散透鏡。在這種情況下被設計為發散透鏡的預制件基部的外壁和內壁的曲率半徑是預制件體區域中相關的外壁和內壁的曲率半徑的至少I. 4倍。結合預制件材料的折射率，配置預制件基部作為平坦發散透鏡使得照射的電磁熱輻射偏離指狀夾持裝置。通過根據本發明的預制件體配置，在預制件基部和預制件壁中承擔吸收較大比例的引入電磁熱輻射。因此，在預制件輸送通過加熱站 期間，較少的輻射能量到達預制件的指狀夾持裝置，并且該夾持裝置的受熱顯著減少。間接接觸指狀夾持裝置的預制件的頸部因此也受熱較少。因此，頸部變形的風險顯著減少，并且頸部可以設計為具有較小的壁厚。在預制件頸部壁厚的減小導致昂貴原材料的減少。特別是在大規模生產諸如塑料容器的制品時，材料減少具有經濟性或生態益處。總體而言，根據本發明的設計得到平坦的預制件基部。因此，在拉伸過程中，首先只存在小區域來形成在前端具有小曲率半徑的細長心軸和具有相對大的曲率半徑的預制件基部之間的接觸。只有在非常高的伸長速度和壓力下以及朝向機械伸長過程的結束，該接觸區域才增加。因此，預制件基部的局部冷卻被限制在很小的區域，因此可以避免在所生產的塑料容器的基部區域中不期望的非晶材料積累。相反，預制件基部中的尚未冷卻的塑料材料可用于吹塑成型過程的剩余部分。這也可以減少預制件基部中的材料。在本發明的一個變化方案中，設計為在預制件的軸區域中或在發散透鏡的中心區域的平坦發散透鏡的預制件基部的壁厚比預制件體中過渡區域處的預制件基部的壁厚小至少0. 2_。預制件基部配置為特別是使得基本垂直于預制件軸引入到基部區域中的0. 5um~2um波長的電磁輻射通過在預制件的基部和/或坯體內的全反射而在很大程度上被吸收。因此確保非常少的電磁輻射到達指狀夾持裝置，并且與夾持裝置接觸的頸部不受到嚴重加熱。通過在預制件基部和/或預制件體內吸收較大比例的所引入的熱輻射，還增加預制件的加熱效率。預制件基部可以設計為平凹的或凹凸的。在這種情況下，術語“平”或“凸”涉及發生電磁輻射的第一表面，即預制件基部的外壁。術語“凹”涉及預制件基部的相反內壁。預制件基部的外壁的曲率半徑大于在其基部區域中的預制件內壁的曲率半徑。在平坦外壁設計的情況下，曲率半徑是無限大。根據本發明設計并提供用于在兩階段拉伸吹塑成型過程中的進一步加工的預制件有利的是由選自聚酯、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烴、聚苯乙烯和PLA(聚乳酸)的塑料或塑料混合物構成。根據本發明的預制件可以根據所提供的應用包括一個以上的層。它還可以包括阻擋添加劑，特別是氧捕集器、納米粘土或紫外隔離劑。在本發明的另一變化實施方案中，包括多個層的預制件也可以具有用以對抗氧和/或紫外線輻射的阻擋層和/或滑動涂層和/或殘留丟棄涂層(residual discard coating)。
根據本發明的預制件例如利用注塑方法生產。注塑方法或注射成型方法已被充分測試并且得到具有所需精度的預制件。在這種情況下，預制件的進料點適當的是位于基部區域中。在由預制件生產的塑料容器中，通常在展開位置中其通常是不可見的。塑料擠壓方法是預制件的替代生產方法，其也導致高品質的結果并且非常適合大規模生產。根據本發明設計的預制件還可以利用擠出吹塑成型方法生產。這種近期使用程度增加的生產方法的特征在于其高生產能力和低生產成本，并且也特別適合包括多個層的預制件。多層預制件也可以利用所謂的“二次成型(overmolding)”方法生產。根據本發明設計的預制件可以至少在合適位置提供有偏離常規預制件體的顏色或可在多層的變化實施方案中具有至少一個有色層。不同的顏色或顏色層也可以用于例如吸收-甚至更好，特別是在預制件材料中-在預制件被加熱時引入的輻射能量。
在預制件的另一變化實施方案中，它也可以提供預制件的基部區域中的外壁具有比預制件體的外壁更大的粗糙度。增加的粗糙度也可用于在預制件材料中更好地吸收輻射倉tfi。相對于減少使用材料有利的一個預制件的變化實施方案具有頸部，所述頸部-在螺紋部或類似的正向突起的區域中-具有比預制件體區域的平均壁厚小至少20%的最小壁厚。 在本發明的另一變化實施方案中，在螺紋部或類似的正向突起的區域中特別是螺紋基部上，頸部具有小于I. 34mm的最小壁厚。利用兩階段拉伸吹塑成型過程由根據本發明設計的預制件制造的塑料容器在許多情況下具有比現有技術的常規塑料容器更好更均勻的材料分布，從而相對于機械應力和熱應力具有更均勻的強度性能，例如在其中熱分配內容物的應用中。本發明的其他優點和變化實施方案從下述參照附圖
的實施方案的描述得出。在此，非按比例繪制圖I示出加熱站中的根據本發明的預制件在軸區中的半側面；和圖2示出根據本發明的預制件在軸區中的半側面。圖I示意性示出預制件的軸向切開的半側面，其在被輸送通過加熱站30的過程中整體上提供有附圖標記I。預制件I具有細長的預制件體2，其一個縱向端被預制件基部3密封。其外側上制有螺紋部5等的頸部4連接到預制件體2的相反端部。螺紋部5等允許配備有相應鎖緊元件的封閉物或覆蓋物螺紋接合。預制件I例如利用注塑法或擠壓法生產。它也可以利用擠出吹塑成型方法生產。預制件I是兩階段拉伸吹塑成型過程的中間產品，其中首先生產預制件1，然后在不同的時間和地點，將預制件通過軸向拉伸和徑向充氣膨脹而重新成型以形成塑料容器。兩階段拉伸吹塑成型過程的優點在于預制件的生產和塑料容器的生產可以相互獨立地進行并且在每種情況下具有最佳時鐘速率。為了使預制件I可以在拉伸吹塑成型裝置中被拉伸并且通過超壓進行充氣膨脹，它首先必須被再次加熱至拉伸吹塑成型過程所必需的溫度。為此，其被輸送通過一個或更多個加熱站30。加熱站30包括多個加熱燈，通常是石英管輻射器31，其發射近紅外和紅外范圍的電磁福射R。發射福射的波長范圍為0. 5 y m 2 y m。通常,幾個石英管福射器31布置為一個在另一個上方。提供面對石英管輻射器31的反射器裝置32例如金屬反射鏡，其反射由石英管輻射器發射的電磁輻射。預制件I被輸送通過在石英管輻射器31和反射器裝置32之間的通道。為此，其頭朝前地將頸部4塞在指狀夾持裝置35上，被連續或定時地通過加熱站30。通常，在這種情況下，指狀夾持裝置35還仍然圍繞其軸旋轉，使得從所有側面加熱預制件I。指狀夾持裝置35在固定或可移動的隔板33下方移動，其設有用于預制件I的縫隙形開口 34。隔板33用于防止來自石英管輻射器31或反射鏡裝置32的加熱電磁輻射R移動到指狀夾持裝置35和預制件I的頸部4。在大多數情況下，指狀夾持裝置35還額外提供有冷卻例如水冷卻，以防止其被過度加熱。因為這種加熱，高精度制造并與指狀夾持裝置35間接接觸的預制件I的頸部4可以被軟化或變形。因為隔板33，所以相對小的電磁輻射到達指狀夾持裝置35。但是，高度彈形預制件基部代表現有技術的預制件中的一個問題。這導致引入基部區域中的電磁加熱輻射通過衍射和多重反射移動到指狀夾持裝置35并加熱后者。為了解決這一問題，根據本發明的預制件I由適用于拉伸吹塑成型方法并且具有10°C到120°C溫度下I. 3至I. 6的折射率的塑料制成。預制件基部3具有限定平坦發散透鏡的內壁17和外壁18。為此，預制件基部3的內壁17和外壁18的曲率半徑b、c是預制件體2的內壁7和外壁8的曲率半徑r、s的至少1.4倍。在預制件I的軸A的區域中，同時形成發散透鏡的中心，預制件基部3的壁厚比預 制件軸A引入的波長為0. 5iim 2iim的電磁輻射通過在預制件I的預制件基部3和/或預制件體2內的全反射而在很大程度上被吸收。圖2示出同樣整體上標記為附圖標記I的根據本發明的預制件軸向切開的半側面圖。一般為圓柱形的細長預制件體標記為附圖標記2，并且預制件基部標記為3。與預制件體2相鄰的頸部標記為附圖標記4，并且螺紋部標記為附圖標記5。預制件的軸提供有附圖標記A，傳送環6將頸部4與預制件體2分離。傳送環6用于在拉伸吹塑成型裝置的某些單元區中輸送和支持預制件和由其生產的塑料容器。在預制件體2的區域中，預制件I具有內壁7和外壁8。在預制件體2的區域中的內壁7具有曲率半徑r。預制件體2的外壁8具有標記為附圖標記s的曲率半徑。在預制件基部3的區域中，內壁具有附圖標記17，夕卜壁具有附圖標記18。在預制件基部3的區域中的內壁17具有標記為b的曲率半徑，在預制件基部3的區域中的外壁18具有標記為c的曲率半徑。預制件基部3根據平凹或凹凸的發散透鏡類型進行設計。術語“平”或“凸”在這種情況下是指照射的電磁輻射轟擊其上的第一表面，即在預制件基部3的外壁18上。術語“凹”涉及預制件基部3的相反的內壁17。預制件基部3的外壁18具有大于預制件體2的內壁17的曲率半徑C。在預制件基部3的外壁18為平坦設計的情況下，曲率半徑c是無限大。由于根據本發明的預制件基部3的設計，照射在預制件基部3的區域中的大部分的波長為0. 5iim 2iim的電磁福射通過預制件I的預制件基部3和/或預制件體2的全反射或從預制件I的內壁向外再次反射而被吸收。全反射是隨著從光密介質到光疏介質的過渡而發生。從光密介質(具有較高折射率nl的介質)傳輸到光疏介質(具有較低折射率n2的介質)的電磁輻射在入射軸的界面處根據Snellius折射定律脫離。電磁輻射(例如,紅外輻射)的折射角大于入射角。如果入射角增加，則以一定角度開始的折射光束平行于界面行進。該臨界角也是全反射角。全反射角作為arcsine (n2/nl)得到。由于根據本發明的預制件基部3的設計，平坦照射在基部區域中的大部分電磁輻射被吸收。預制件基部3的平坦設計的優點也在于預制件基部3與細長心軸的相互作用。在拉伸吹塑成型期間，利用細長心軸將預制件I沿縱向伸長。細長心軸在其自由前端具有相對小的曲率半徑，而預制件基部3的內壁17的曲率半徑相對大。因此，在拉伸過程中，在預制件基部3和細長心軸之間只產生非常小的接觸區域。因此，預制件基部3冷卻到較低程度，并且在其中發現的塑料材料還可用于拉伸吹塑成型過程。根據本發明設計用于兩階段拉伸吹塑成型過程的進一步加工的預制件I由適用于拉伸吹塑成型過程的塑料構成，所述塑料在10°c 120°c溫度下的折射率為I. 3至I. 6，例如聚酯、PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、聚烯烴、聚苯乙烯和PLA(聚乳酸)或其混合物。預制件I可包括一個或更多個層。它可以具有填料和/或用作對抗氧、水蒸氣或二氧化碳的阻擋層的添加劑。
預制件I可以具有一個或更多個有色層和/或阻擋涂層和/或滑動涂層和/或殘留丟棄涂層。因為在輸送通過加熱站期間對指狀夾持裝置的較差加熱，所以預制件I的頸部4也被加熱到較低程度。因此，在頸部可以設計有比具有厚彈形基部的常規預制件更小壁厚。因此，可以使用其頸部在螺紋部或類似的正向突起區域中具有比預制件體區域中的平均壁厚小至少20%的最小壁厚w的預制件。
權利要求
1.ー種用于在兩階段拉伸吹塑成型方法中生產塑料容器的預制件，其具有細長的預制件體(2)，所述預制件體(2)的一個縱向端被預制件基部(3)密封，其另ー縱向端連接至具有螺紋部(5)或類似的正向凸起的頸部(4)，其特征在于，所述預制件(I)由適用于拉伸吹塑成型方法的塑料制成，其在10°C 120°C溫度下的折射率為I. 3至I. 6，并且所述預制件基部(3)的外壁(18)和內壁(17)限定平坦發散透鏡，并且在每種情況下其曲率半徑(c、b)是在所述預制件體⑵區域中相關的所述預制件⑴的外壁⑶的曲率半徑(s)和所述預制件⑴的內壁⑵的曲率半徑(R)的至少I. 4倍。
2.根據權利要求I所述的預制件，其中設計為平坦發散透鏡的所述預制件基部(3)在所述預制件的軸(A)區域中的壁厚比過渡進入所述預制件體(2)的區域中的壁厚小至少O.2mmο
3.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中所述預制件的預制件基部(3)設計為平坦發散透鏡，使得基本垂直于預制件的軸(A)引入的波長為0.5μπι 2μπι的電磁輻射(R)通過被全反射進入所述預制件基部(3)和/或進入所述預制件體(2)中而被顯著吸收。
4.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中所述預制件由選自聚酷、PET、聚烯烴、聚苯こ烯和PLA中的塑料或塑料混合物制成。
5.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中所述預制件包括一個或更多個層。
6.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中所述預制件利用注塑方法生產，并且注射點位于所述預制件的所述基部(3)的區域中。
7.根據權利要求I 5中任一項所述的預制件，其中所述預制件利用塑料擠壓方法生產。
8.根據權利要求I 5中任一項所述的預制件，其中所述預制件利用擠出吹塑成型方法生產。
9.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中所述預制件包括多個層并且具有至少ー個有色層。
10.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中在所述預制件的基部區域中，所述預制件的外壁具有比所述預制件體的外壁更大的粗糙度。
11.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中在所述螺紋部(5)或類似的正向突起的區域中，所述頸部(4)具有比所述預制件體(2)的區域中的平均壁厚小至少20%的最小壁厚(W)。
12.根據前述權利要求中任一項所述的預制件，其中在所述螺紋部(5)或類似的正向突起的區域中，特別是在螺紋基部上，所述頸部(4)具有小于I. 34mm的最小壁厚。
13.—種塑料容器，其由根據權利要求I 12中任一項所述的預制件(I)在兩階段拉伸吹塑成型方法中制造。
全文摘要
本發明涉及一種用于在兩階段拉伸吹塑成型過程中生產塑料容器的預型坯，其中所述預型坯具有拉長的預型坯體(2)，所述預型坯體(2)的一個縱向端被預型坯基部(3)密封，而其另一縱向端連接至具有螺紋部分(5)或類似的正向突起的頸部(4)。所述預型坯(1)由適用于拉伸吹塑成型過程的塑料制成，所述材料在10℃～120℃溫度下的折射率為1.3至1.6。所述預型坯基部(3)設計為其外壁(18)和其內壁(17)限定平面發散透鏡。設計為發散透鏡的預型坯基部(3)的外壁(18)和內壁(17)具有的曲率半徑(c、b)是所述預型坯體區域中的相關的外壁(8)和內壁(7)的曲率半徑(s、r)的至少1.4倍。
文檔編號B29B11/08GK102695591SQ201080058218
公開日2012年9月26日 申請日期2010年10月2日 優先權日2009年12月23日
發明者羅伯特·西格爾 申請人:阿爾溫萊納股份有限兩合公司阿爾普拉工廠